CN112498049A - 一种空调凝结水冷量回收系统及具有其的电动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调凝结水冷量回收系统，并用于电动车辆，包括蒸发器、集水箱、出水管、多个需冷却的散热模块；集水箱设置在蒸发器的底部，用于收集蒸发器产生的凝结水；出水管与集水箱连接，用于将凝结水逐级输送至多个需冷却的散热模块形成凝结水流路；多个需冷却的散热模块沿着凝结水流路方向以温度从低到高的方式串联连接在凝结水流路上形成多级梯度冷却系统。有效解决电动车辆内空调系统耗能多，以及由于各系统功能部件因发热产生热损耗，导致电动车辆电池利用效能低从而导致电动车辆行驶里程短的问题。

Description

一种空调凝结水冷量回收系统及具有其的电动车辆

技术领域

本发明涉及空调系统及电动车辆技术领域，具体而言，涉及一种空调器凝结水冷量回收系统及具有其的电动车辆。

背景技术

近年来环境污染、全球变暖问题日益严重，新能源电动汽车行业得到了快速发展，但行驶里程短和电池寿命短等问题制约了新能源汽车的推广普及，特别是对客车车辆而言，由于其行驶距离普遍较远，所需的电池容量更大，对电池性能要求更高。通常为保证客车内驾驶员及乘客对舒适性的需求，汽车均配备空调器，其能耗占整车能耗的比例可达33％，因此，有效减少空调器能耗可进而解决汽车行驶里程和电池寿命的问题。根据GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》，空调器每1kW制冷量每1h能产生大约0.4-0.8kg凝结水，其温度一般在10-15℃，以普通客车为例，空调器制冷量平均为几十千瓦，相应的会产生大量凝结水，如果直接排出车外，就浪费了凝结水可以带来的冷量，继而浪费了可再利用的资源。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种空调凝结水冷量回收系统，并将其用于电动车辆，已至少解决由于电动车辆内空调等耗电部件消耗电池电量以及由于电动车辆内部件散热效率差造成废热堆积进一步消耗电池电量，从而造成电动车辆行驶里程短、电池寿命短以及空调压缩机等高效散热提高综合能效的技术问题。

根据本发明，提供了一种空调凝结水冷量回收系统，包括蒸发器、集水箱、出水管、多个需冷却的散热模块；其中，集水箱设置在蒸发器的底部，用于收集蒸发器产生的凝结水；出水管与集水箱连接，用于将凝结水逐级输送至多个需冷却的散热模块形成凝结水流路；多个需冷却的散热模块沿着凝结水流路方向以温度从低到高的方式串联连接在凝结水流路上形成多级梯度冷却系统。

可选地，将本发明的空调凝结水冷量回收系统用于电动车辆中，通过回收电动车辆的空调产生的凝结水，在上述凝结水冷量回收系统内，分别为电气部件、空调的压缩机壳体和空调的冷凝器进行冷却。

由于凝结水量依据空调运行情况不同而变化，为同时满足电气部件、压缩机壳体和冷凝器芯体的冷却，需合理布置空调凝结水冷量回收系统。通常凝结水的温度为10-15℃，夏季外界环境温度为30-35℃，压缩机壳体温度为40-45℃，冷凝器芯体中制冷剂温度在55℃以上。根据各模块所需换热温度不同，凝结水在各模块换热之后温度均低于下一模块温度，保证了各模块与凝结水之间均可有效换热。

进一步地，多个需冷却的散热模块包括电气集成散热模块、压缩机散热模块和冷凝器散热模块；凝结水先进入温度最低的电气集成散热模块对电气部件进行冷却，再进入温度较高的压缩机散热模块对压缩机壳体进行冷却，最后进入温度最高的冷凝器散热模块对冷凝器进行冷却，完成回收利用后排出。

可选地，电气集成散热模块包括翅片管换热器和风机组件。环境空气通过翅片管换热器冷却降温后，经风机组件吹入需冷却的电气部件内对电气部件进行冷却。

可选地，压缩机散热模块包括散热盘管和散热板。其中，散热板形成有凹槽使散热盘管可嵌入散热板内，同时涂抹导热材料后贴附在需冷却的压缩机壳体外侧对压缩机进行冷却。

可选地，冷凝器散热模块包括喷淋雾化装置。凝结水通过喷淋雾化装置将雾化后的凝结水在重力作用下自上而下均匀喷洒在空调冷凝器外壳上对冷凝器进行冷却。

可选地，凝结水流路上设置有阀体和泵体，凝结水流路依次连接阀体、泵体后顺序连接多个需冷却的散热模块。阀体可用于调节凝结水的流量；泵体为凝结水流动提供动力。

进一步地，集水箱还连接设有溢水管，当凝结水水量到达溢水水位时通过溢水管排出。

通过本发明提供的空调凝结水冷量回收系统，并将其用于电动车辆为电动车辆内的电气部件、空调压缩机和冷凝器进行冷却。有效解决电动车辆内空调系统耗能多，以及由于上述部件因发热产生热损耗，导致电动车辆电池利用效能低从而导致电动车辆行驶里程短的问题。特别地，利用回收的凝结水冷量，通过风冷换热首先对电气部件进行冷却，可保证电气部件特别是电池处于舒适温度的环境中，可降低电池热损耗提高电池使用效能，进一步延长电池寿命。同时，进一步对压缩机及冷凝器进行有效冷却可提高空调综合能效，延长压缩机使用寿命保证其运行可靠性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1：根据本发明的一种空调凝结水冷量回收系统用于电动车辆实施例的系统示意图；

图2：根据本发明的一种空调凝结水冷量回收系统的集水箱实施例结构示意图。

图中：

1-空调室内机；101-蒸发器芯体；

2-集水箱；201-集水管；202-出水管；203-溢水管；

3-阀体；

4-泵体；

5-第一散热器；501-风机组件；502-电气部件；

6-第二散热器；601-压缩机；

7-第三散热器；

8-空调室外机；801-冷凝器芯体。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明的实施例提供了一种空调凝结水冷量回收系统，并将其用于一电动车辆，通过回收电动车辆的空调产生的凝结水，在上述凝结水冷量回收系统内，分别为电气部件、空调的压缩机壳体和空调的冷凝器进行冷却，从而解决由于电动车辆内空调等上述功能部件消耗电池电量以及由于电动车辆内部件散热效率差造成废热堆积进一步消耗电池电量，造成电动车辆行驶里程短、电池寿命短以及空调压缩机等高效散热提高综合能效的技术问题。

优选地，如图1所示，本实施例中的空调凝结水冷量回收系统，包括空调室内机1内的蒸发器芯体101、集水箱2、出水管202、多个需冷却的散热模块；其中，集水箱2设置在蒸发器芯体101的底部，用于收集蒸发器芯体101产生的凝结水；出水管202与集水箱2连接，用于将凝结水逐级输送至多个需冷却的散热模块形成凝结水流路；多个需冷却的散热模块沿着凝结水流路方向以温度从低到高的方式串联连接在凝结水流路上形成多级梯度冷却系统。

进一步地，多个需冷却的散热模块为：包括电气部件502的电气集成散热模块、包括压缩机601的压缩机散热模块和包括冷凝器芯体801的冷凝器散热模块；凝结水先进入温度最低的电气集成散热模块对电气部件502进行冷却，再进入温度较高的压缩机散热模块对压缩机601壳体进行冷却，最后进入温度最高的冷凝器散热模块对冷凝器芯体801进行冷却，完成回收利用后排出。

优选地，电气集成散热模块包括第一散热器5和风机组件501。其中进一步优选地，第一散热器采用翅片管换热器且翅片为铝制波浪式翅片；环境空气通过翅片管换热器冷却降温后，经风机组件501吹入需冷却的电气部件502内对电气部件进行冷却。可省去电气部件内的散热风扇，提高风冷换热效率。

优选地，压缩机散热模块包括第二散热器6，其包括散热盘管和散热板。其中，散热板形成有凹槽使散热盘管可嵌入散热板内，同时涂抹导热材料后贴附在需冷却的压缩机601壳体外侧对压缩机进行冷却。

优选地，冷凝器散热模块包括第三散热器7，进一步优选的第三散热器采用一喷淋雾化装置。凝结水通过喷淋雾化装置将雾化后的凝结水在重力作用下自上而下均匀喷洒在空调冷凝器外壳上对冷凝器芯体801进行冷却。由于采用水冷雾化对冷凝器芯体直接喷淋冷却，可降低冷凝器出口制冷剂的温度，增加过冷度，进一步提高空调综合能效。

优选地，凝结水流路上设置有阀体3和泵体4，进一步优选地阀体采用电磁阀，泵体采用电子水泵。凝结水流路依次连接阀体3、泵体4后顺序连接多个需冷却的散热模块。阀体3可用于调节凝结水的流量；泵体4为凝结水流动提供动力。

优选地，如图2所示，本发明实施例还提供了用于空调凝结水冷量回收系统的集水箱。

进一步地，集水箱2为密封结构，设置于蒸发器芯体101下部的空调室内机1的风道内，并与出风口保证具有间隙距离。集水箱2顶部连接有至少一个集水管201，本实施例优选设置为四个，并与空调室内机1连通，用于收集蒸发器芯体101产生的凝结水。密封的集水箱可保证电动车辆运行过程中在经历上下坡和颠簸时，凝结水不会洒溅到车内送风通道中。

进一步地，集水箱2设置有出水管202和溢水管203并通过焊接或螺纹紧固方式与集水箱2密封连接。出水管202将凝结水逐级输送至第一散热器5、第二散热器6和第三散热器7，以温度从低到高对电气部件502、压缩机601壳体和冷凝器芯体801进行多级梯度冷却。当凝结水量到达溢水水位时可通过溢水管排出。

进一步的，根据本发明的实施例，空调凝结水冷量回收系统的工作过程为：当电动车辆的空调开启制冷模式后，蒸发器芯体101吸收环境空气热量，使空气中水蒸气遇冷凝结形成凝结水，在重力作用下经集水管202流入到集水箱2中，在集水箱2水位到达一定位置时经出水管203引出，此时电磁阀3为开启状态，电子水泵4开始工作，集水箱2中的凝结水在电子水泵4的作用下升压逐级输送入后续连接的需冷却的散热模块实现多级梯度冷却。

首先，凝结水流入第一散热器5与空气换热后温度升高，但温度低于压缩机601壳体温度。而换热后的空气温度降低，在风机组件501的作用下进入电气部件502内吸收包括电池、电子元件、电气装置等产生的热量后排出，此时电气部件内可省去其自身散热风扇，简化结构的同时减小电能消耗，同时避免了凝结水泄漏到电气部件中造成漏电短路的风险。

随后，与环境空气换热后的凝结水经凝结水流路流至第二散热器6与压缩机601壳体换热，降低压缩机壳体温度，且此时凝结水温度仍低于后续冷凝器芯体温度。降低压缩机壳体温度，有利于提高空调系统运行效率，进一步减小耗电量且可提升压缩机的使用寿命。

最后，凝结水流至第三散热器7与空调室外机8的冷凝器芯体801换热，冷却冷凝器芯体801内的制冷剂。凝结水通过雾化装置将凝结水雾化均匀喷洒在冷凝器芯体801上实现水冷雾化冷却。冷凝器芯体温度下降，从而降低冷凝器出口制冷剂温度，增加系统过冷度，可进一步提升空调制冷效率及综合能效。

通过本实施例提供的空调凝结水冷量回收系统，并将其用于电动车辆为电动车辆内的电气部件、空调压缩机和冷凝器进行冷却。有效解决电动车辆内空调系统耗能多，以及由于上述部件因发热产生热损耗，导致电动车辆电池利用效能低从而导致电动车辆行驶里程短的问题。特别地，利用回收的凝结水冷量，通过风冷换热首先对电气部件进行冷却，可保证电气部件特别是电池处于舒适温度的环境中，可降低电池热损耗提高电池使用效能，进一步延长电池寿命。同时，进一步对压缩机及冷凝器进行有效冷却可提高空调综合能效，延长压缩机使用寿命保证其运行可靠性。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种空调凝结水冷量回收系统，其特征在于：包括蒸发器、集水箱、出水管、多个需冷却的散热模块，其中：

所述集水箱设置在所述蒸发器的底部，用于收集所述蒸发器产生的凝结水；

所述出水管与所述集水箱连接，用于将所述凝结水逐级输送至所述多个需冷却的散热模块形成凝结水流路；

所述多个需冷却的散热模块沿着所述凝结水流路方向以温度从低到高的方式串联连接在凝结水流路上形成多级梯度冷却系统。

2.如权利要求1所述的空调凝结水冷量回收系统，其特征在于：

所述多个需冷却的散热模块包括电气集成散热模块、压缩机散热模块和冷凝器散热模块，所述凝结水先进入温度最低的电气集成散热模块对电气部件进行冷却，再进入温度较高的压缩机散热模块对压缩机壳体进行冷却，最后进入温度最高的冷凝器散热模块对冷凝器进行冷却，完成回收利用后排出。

3.如权利要求2所述的空调凝结水冷量回收系统，其特征在于：

所述电气集成散热模块包括翅片管换热器和风机组件；环境空气通过所述翅片管换热器冷却降温后，经所述风机组件吹入需冷却的电气部件内对电气部件进行冷却。

4.如权利要求3所述的空调凝结水冷量回收系统，其特征在于：

所述压缩机散热模块包括散热盘管和散热板；所述散热板形成凹槽，所述散热盘管嵌入所述散热板的凹槽内并涂抹导热材料贴附在需冷却的压缩机壳体外侧对压缩机进行冷却。

5.如权利要求4所述的空调凝结水冷量回收系统，其特征在于：

所述冷凝器散热模块包括喷淋雾化装置，所述凝结水通过所述喷淋雾化装置将雾化后的凝结水自上而下均匀喷洒在冷凝器外壳上对冷凝器进行冷却。

6.如权利要求5所述的空调凝结水冷量回收系统，其特征在于：

所述凝结水流路设置有阀体和泵体；所述凝结水流路依次连接所述阀体、所述泵体后顺序连接所述多个需冷却的散热模块；通过所述阀体调节所述凝结水的流量；通过所述泵体为所述凝结水流动提供动力。

7.如权利要求6所述的空调凝结水冷量回收系统，其特征在于：

所述集水箱还设有溢水管，所述溢水管与所述集水箱连接，当所述凝结水水量到达溢水水位时通过所述溢水管排出。

8.一种电动车辆，其特征在于：使用如权利要求1-7任一所述的空调凝结水冷量回收系统。

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